浅析传感器在测控技术中的应用论文_何龙飞

一、传感器的工作原理

传感器是用于将一种形式的能量转换成另一种形式的电子设备。一般来说，这些设备处理不同类型的能量，如机械，电能，光能，化学能，热能，声能，电磁能等等。例如，考虑一下我们在日常生活中使用的话筒、手机中的麦克风，它将声音转换成电信号，然后放大到最佳范围，然后在扬声器处将电信号变成音频信号。根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器两大类。物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应，其被测信号量的微小变化都将转换成电信号。化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。现在越来越受到工业控制青睐的激光传感器发展迅猛，激光传感器不仅应用广泛，更主要的是利用激光的高方向性、高单色性和高亮度等特点可实现无接触远距离测量。激光传感器常用于长度、距离、振动、速度、方位等物理量的测量，还可用于探伤和大气污染物的监测等。

二、传感器的分类

（一）电阻式传感器

电阻式传感器是把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化的传感器。它主要包括电阻应变式传感器、电位器式传感器（见位移传感器）和锰铜压阻传感器等。电阻式传感器与相应的测量电路组成的测力、测压、称重、测位移、加速度、扭矩等测量仪表是冶金、电力、交通、石化、商业、生物医学和国防等部门进行自动称重、过程检测和实现生产过程自动化不可缺少的工具之一。金属体都有一定的电阻，电阻值因金属的种类而异。同样的材料，越细或越薄，则电阻值越大。当加有外力时，金属若变细变长，则阻值增加；若变粗变短，则阻值减小。如果发生应变的物体上安装有金属电阻，当物体伸缩时，金属体也按某一比例发生伸缩，因而电阻值产生相应的变化。

（二）称重式传感器

称重传感器是一种能够将重力转变为电信号的力→电转换装置，是电子衡器的一个关键部件。能够实现力→电转换的传感器有多种，常见的有电阻应变式、电磁力式和电容式等。电磁力式主要用于电子天平，电容式用于部分电子吊秤，而绝大多数衡器产品所用的还是电阻应变式称重传感器。电阻应变式称重传感器结构较简单，准确度高，适用面广，且能够在相对比较差的环境下使用。因此电阻应变式称重传感器在衡器中得到了广泛地运用。

（三）热电阻式传感器

热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适用。较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃～+500℃范围内的温度。

当然，到目前为止，传感器的种类纷繁复杂，远远不止以上例举的寥寥几种。不同传感器的工作原理不尽相同，我们在进行判断其工作原理的时候，一定要根据具体传感器的类型来进行判断。

三、传感器在测控技术中的应用

1、液压系统

压力传感器在液压系统中主要是来完成力的闭环控制。当控制阀芯突然移动时，在极短的时间内会形成几倍于系统工作压力的尖峰压力。所以监控技术对于保护液压系统起着至关重要的作用。

2、注塑模具

传感器在注塑模具中有着重要的作用。传感器可被安装在注塑机的喷嘴、热流道系统、冷流道系统和模具的模腔内，它能够测量出塑料在注模、充模、保压和冷却过程中从注塑机的喷嘴到模腔之间某处的塑料压力。

3、监测矿山压力

作为矿山压力监控的关键性技术之一。一方面，我们应该正确应用已有的各种传感器来为采矿行业服务;另一方面，作为传感器厂家还要研制和开发新型压力传感器来适应更多的采矿行业应用。

4、金属薄片和薄板的厚度测量

激光传感器测量金属薄片(薄板)的厚度。厚度的变化检出可以帮助发现皱纹，小洞或者重叠，以避免机器发生故障。

5、长度的测量

将测量的组件放在指定位置的输送带上，激光传感器检测到该组件并与触发的激光扫描仪同时进行测量，最后得到组件的长度。

6、均匀度的检查

在要测量的工件运动的倾斜方向一行放几个激光传感器，直接通过一个传感器进行度量值的输出，另外也可以用一个软件计算出度量值，并根据信号或数据读出结果。

参考文献

[1]何成.测控系统中数字信号处理技术的应用研究[J].中国设备工程,2019(03):221-222.

[2]焦岗,李雅静.基于RT系统的高速液压缸测控系统设计[J].计算机测量与控制,2018,26(11):85-88+107.

[3]李硕.无线传感器网络在水情测控中的应用[D].南京邮电大学,2017.

作者简介：何龙飞，研究方向：测控技术与仪器。

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论文作者:何龙飞

论文发表刊物:《信息技术时代》2018年11期

论文发表时间:2019/8/15

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